不同掺混比例甲醇汽油车的经济性试验研究

宋金环

摘 要：试验车辆分别燃用汽油、M5、M15、M85和M100五种燃料，在120 km/h等速行驶工况下，进行燃料消耗量试验。结果表明，与燃用汽油相比，汽车燃用M100甲醇燃料的等热值燃料消耗量最低，M15稍低，M5略低，而M85最高。随着汽油中掺入甲醇量的增加，燃料费用反而降低，燃用M100甲醇燃料费用最低。

关键词：甲醇汽油；甲醇燃料；经济性；燃料消耗量

甲醇作为汽车、发动机的替代燃料，在性能上具有一定优势，但是不同掺混比例的甲醇汽油混合燃料具有不同的燃烧特性，在汽车、发动机不同的工作条件下，性能表现也不同[1]。本文分别使用汽油、M5、M15、M85和M100五种燃料，在汽车120 km/h等速行驶的条件下，进行燃料消耗量试验。同时，通过与汽油等热值的转化和燃料使用费用的计算，对5种不同比例甲醇汽油燃料的经济性进行对比分析。

1 试验对象与试验方案

1.1 试验用燃料

试验用汽油为93#标准汽油，试验用甲醇满足标准《车用燃料甲醇》GBT 23510-2009，试验用M5甲醇汽油燃料由5%甲醇和95%标准汽油调合而成（注：甲醇和汽油根据体积比调配，下同），M15甲醇汽油燃料由15%甲醇、3%SJ-1型添加剂和82%标准汽油调合而成，M85甲醇汽油燃料由83%甲醇、15%标准汽油和2%SJ-2型添加剂调和而成，M100甲醇燃料由标准甲醇和0.03%SJ-3型添加剂调和而成[2-3]。

1.2 试验车辆

试验用车辆为甲醇/汽油两用燃料汽车，具有甲醇和汽油两套独立的燃料供给系统，可以分别单独使用任意一种燃料。试验样车为4×2前轮驱动，长宽高分别为4 435 mm、1 710 mm和1 430 mm，整车整备质量1 130 kg，总质量1 510 kg，最高车速160 km/h。发动机为直列、四缸、水冷、电子控制多点喷射，1.5 L排量，最大功率为75 kW。

1.3 试验方案

在试验样车的汽油系统上，分别使用汽油、M5和M15三种燃料，开展120 km/h等速行驶工况下的燃料消耗量试验；在试验样车的甲醇系统上，分别使用M85和M100两种燃料，开展120 km/h等速行驶工况下的燃料消耗量试验。最后从等热值燃料消耗量和燃料使用费用两方面评价5种燃料的经济性。

2 试验结果与分析

2.1 实测燃料消耗对比

试验样车在120 km/h等速行驶条件下，分别燃用汽油、M5、M15、M85和M100五种燃料的实测百公里燃料消耗量如图1所示。随着甲醇含量的增加，实测燃料消耗量也随之升高。试验样车燃用M100甲醇燃料的百公里燃料消耗量最高，是燃用汽油的2.09倍；燃用M85燃料的消耗量次之，较燃用汽油提高约85.21%；燃用M15燃料的消耗量较汽油提高约4.93%，燃用M5燃料较汽油提高约2.82%。

2.2 等热值燃料消耗对比

甲醇为低热值燃料，低位热值约为19.6 MJ/kg，而汽油的低位热值约为42.75 MJ/kg，2.2个单位的甲醇与1个单位的汽油贡献等值热量。试验车辆在燃用含有甲醇的燃料以及M100全甲醇燃料时，实际的燃料消耗必然高于燃用汽油燃料。因此，本文从与汽油等热值的角度比较5种燃料的百公里燃料消耗量。基于120 km/h等速行驶条件下，汽油，M5，M15，M85和M100 5种燃料的实测百公里燃料消耗量，根据5种燃料中甲醇和汽油的体积配比关系，通过计算转化为与汽油等热值燃料消耗量，对比结果如图2所示。

由于甲醇自含氧、汽化潜热高的特性，可以使混合气燃烧更加充分，一定程度使得燃料的能量消耗率降低，经济性提高[4]。图2的结果也表明，试验样车燃用M100甲醇燃料的百公里等热值燃料消耗量最低，较燃用汽油降低5.09%。燃用M15甲醇汽油燃料的百公里等热值燃料消耗量较燃用汽油降低2.51%，分析认为，除M15混合燃料中小部分含氧甲醇的影响外，同时也与汽油喷油器流量限制，无法进一步加大喷油量，一定程度的稀燃有关。燃用M5甲醇汽油燃料较汽油百公里等热值燃料消耗量略低，约0.21%。而燃用M85甲醇汽油燃料较燃用的百公里等热值燃料消耗量略高约0.35%；同时，燃用M85燃料与燃用M100甲醇燃料比较，等热值燃料消耗量提高约5.73%，主要原因是M85燃料中甲醇含量高达83%，而甲醇的汽化潜热大，最终压缩温度和燃烧温度降低[4]，不利于占据混合燃料15%的汽油燃烧的燃烧，因而导致M85燃料热效率表现略低于汽油，远低于M100甲醇燃料，从而燃料消耗量较高的现象。

2.3 百公里燃料使用费用对比

本文同时从燃料使用费用的角度，评价汽油、M5、M15、M85和M100五种燃料的经济性。计算依据为甲醇价格2 800元/t，汽油价格9 247元/t。在120 km/h等速行驶条件下，5种燃料的百公里燃料使用费用计算结果如图3所示。

随着燃用燃料中甲醇含量的升高，试验车辆的百公里燃料费用相应降低。其中，燃用M100甲醇燃料的百公里燃料费用最低，较燃用汽油低36.77%；燃用M85甲醇汽油燃料的百公里燃料费用次之，较燃用汽油低23.27%；燃用M15甲醇汽油燃料的百公里燃料费用稍低于汽油，较燃用汽油低4.59%；燃用M5甲醇汽油燃料的百公里燃料费用略低于汽油，较燃用汽油低1.05%。由此可见，使用含有甲醇的甲醇汽油燃料或全甲醇M100燃料，消费者来讲，燃料费用低于汽油车。

3 结语

（1）甲醇具有低热值特性，随着汽油中甲醇掺入量的增加，实测燃料消耗量也随之升高。试验车辆燃用M100甲醇的实测燃料消耗量最高，燃用M85甲醇汽油的实测燃料消耗量次之。

（2）从等热值燃料消耗的角度考量，M5和M85甲醇汽油燃料消耗量略高于汽油，燃料热效率与汽油相当，而M15燃料较汽油有一定优势，M100甲醇燃料的等热值燃料消耗量最低，侧面说明其热效率最高。

（3）因为甲醇价格较汽油便宜，随着汽油中掺入甲醇量的增加，燃料费用呈下降趋势，燃用M100甲醇燃料的费用最低。

（4）總体来看，试验车辆燃用M100甲醇的等热值燃料消耗量和燃料费用均最低，经济性优势最为突出。

[参考文献]

[1]窦晨元，倪计民，计维斌，等.基于经济性和排放性的灵活燃料汽车匹配研究[J].车用发动机，2009（1）：41-45.

[2]全国汽车标准化技术委员会.GB/T 12544-1990《汽车最高车速试验方法》[S/OL].北京：中国标准出版社，1990[2019-01-04].http：//www.csres.com/detail/51684.html.

[3]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB/T 12545.1-2008《汽车燃料消耗量试验方法第1部分：乘用车燃料消耗量试验方法》[S/OL].北京：中国标准出版社，2008[2019-01-04].http：//www.csres.com/detail/197277.html.

[4]李红松，吴刚，张勇.甲醇-汽油混合燃料电喷汽油机性能的试验研究[J].小型内燃机与摩托车，2007（6）：71-74.